محاسبه فاکتورهای ایمنی سیستم زمین در مجاورت ساختارهای فلزی، ناشی از جریان صاعقه ابر به زمین

به منظور دستیابی به شبکه زمین مناسب می بایست از روشهای دقیق جهت مطالعه شبکه های زمین استفاده کرد. به صورت کلی آنالیز شبکه های زمین در دو حوزه استاتیکی (رفتار شبکه زمین در برابر جریانهای اتصال کوتاه) و دینامیکی (رفتار شبکه زمین در برابر جریانهای گذرای ناشی از صاعقه و یا کلیدزنی) مورد توجه است. در این پروژه ضمن پرداختن به اهمیت شبکه های زمین از دیدگاه ایمنی و اهمیت این شبکه ها جهت حفاظت در برابر صاعقه، فاکتورهای ایمنی سیستم زمین پست البرز در رنج فرکانسی جریانهای تزریقی ناشی از برخورد صاعقه محاسبه شده است.. در این بین با در نظر گرفتن ساختارهای مربوط به شبکه زمین ، روش الکترومغناطیسی مبتنی بر حل معادلات انتگرال با استفاده از روش ممان به عنوان دقیق ترین روش آنالیز شبکه های زمین مورد نظر می باشد. برای بررسی عملکرد گذرای شبکه های زمین نیازمند تحلیل فرکانسی خواهیم بود به این نحو که ابتدا از توزیع زمانی جریان تزریق شده به شبکه تبدیل فوریه گسسته گرفته و طیف فرکانسی آن را به دست می آوریم. در هرکدام از فرکانس ها روش ممان به معادله انتگرال میدان الکتریکی در حوزه فرکانس اعمال شده، توزیع جریان و در نتیجه کمیت های میدانی دلخواه به دست می آیند. بعد از به دست آمدن طیف فرکانسی کمیت های مورد نظر عملکرد گذرای آن ها با انجام تبدیل عکس فوریه به سادگی قابل استخراج است. با استفاده از این روش فاکتورهای طراحی و تحلیل شبکه های زمین نظیر گرادیان ولتاژ، ولتاژهای گامی و تماسی با دقت بسیار بالا محاسبه شده و در عین حال با توجه به دو دیدگاه ماهیت تصادفی جریان صاعقه و همچنین کاربرد مورد استفاده در این پروژه، با محاسبه توزیع احتمال جریان صاعقه، شاخص جدیدی برای ارزیابی ایمنی سیستم زمین بر مبنای محاسبه انرژی جذب شده در بدن در فرکانسهای بالا ارایه می شود. به عبارت دیگر به دلیل رفتار وابسته به مسیر ولتاژ در فرکانسهای بالا، شاخصهای ایمنی سیستم زمین را از محاسبه فاکتورهای ولتاژ گام و تماسی، به سمت محاسبه انرژی جذب شده در بدن شخص تغییر داده و سپس با مقایسه مقدار انرژی جذب شده با حدود مجاز استاندارد، می توان نسبت به شرایط ایمنی در شبکه های زمین اظهار نظر کرد. از طرف دیگر، از انجا که علت اصلی بروز شرایط غیر ایمن عبور جریان الکتریکی و جذب انرژی بوده و همجنین تعریف شاخصهای ایمنی ولتاژی از عبور جریان الکتریکی نشئت می گیرد، لذا تعریف شاخص انرژی منطقی می باشد. ابتدا نتایج انالیزگذرا برای یک شبکه نمونه مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه جهت مطالعه وبررسی یک شبکه واقعی، شبکه زمین مربوط به پست 63/230 کیلوولت البرز اطلاعات لازم جهت آنالیز این شبکه ها جمع آوری شده است. اطلاعات جمع آوری شده شامل داده های مربوط به ساختار شبکه های زمین سایتهای مورد نظر، داده های مربوط به شبکه قدرت سایتهای مزبور، داده های الکترومغناطیسی نظیر ضریب هدایت خاک در سایتهای مورد نظر، داده های مربوط به جریان های مختلف اتصال کوتاه در سایتهای مورد نظر، می باشد. این اطلاعات مبنای محاسبات و مطالعات خواهد بود. نتایج بدست امده نشان از ایمنی پست مذکور در برابر جریان اتصال کوتاه تزریقی می باشد.